首鋼京唐2 250生產線R1粗軋機工作輥油膜軸承進水分析

李 果，蘇長水

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司，河北 唐山 063200)

1 前言

由于油膜軸承適應現代軋機大型、高速、重載、連續、自動等的工作環境，因此油膜軸承在軋機中起到越來越重要的作用，在鋼鐵生產部分領域已經完全超越了滾動軸承的使用［1］。但是，油膜軸承一旦進水將會導致潤滑油乳化、設備生銹、不正常磨損等一系列問題，如今進水問題已成為油膜軸承亟待解決的一個重要課題。

針對首鋼京唐2 250生產線發生的R1粗軋工作輥油膜軸承進水事故，對R1粗軋工作輥油膜軸承進行了拆裝，記錄了整個拆裝過程，找出了油膜軸承進水的真正原因，并且基于首鋼京唐R1油膜軸承進水問題，對油膜軸承的進水原因作了集中分析。

油膜軸承按照承載方式分為動壓油膜軸承、靜壓油膜軸承和動－靜壓油膜軸承。首鋼京唐2 250 R1粗軋工作輥油膜軸承屬于動壓油膜軸承，動壓油膜軸承的原理是根據泵吸原理形成油膜，油膜厚度隨著軋制力和軋制速度的變化而變化。錐套和襯套是油膜軸承的主要徑向承載件，錐套通過鍵與軋輥連接并且同時旋轉。襯套通過銷子固定在軸承座內，當軋輥旋轉時，錐套和襯套之間產生相對滑動，因此，在錐套和襯套之間形成油膜，形成的油膜承載著軋制力。

2 R1粗軋機工作輥油膜軸承的結構特點

2.1 與支承輥油膜軸承的不同點

R1粗軋機屬于二輥可逆式軋機，與支承輥油膜軸承的設計不同，軋輥傳動端與接軸連接，通過大電機帶動軋輥旋轉。軋輥傳動側油膜軸承的端罩是相對旋轉的工件，靠兩個骨架油封防止水的進入和油的溢出。R1工作輥傳動側結構，如圖1所示。

圖1 R1工作輥傳動側結構

2.2 與支承輥油膜軸承的相同點

R1工作輥密封裝置的結構與支承輥油膜軸承的結構相同，如圖2所示。多肢DF密封的兩個不同方向的唇，一個用于防止油的溢出，一個防止水的進入。水封固定在軸承座上，當軋輥旋轉時，水封與軋輥之間形成相對運動。

圖2 R1工作輥密封裝置結構

3 油膜軸承進水分析

在將油膜軸承拆裝之前，根據油膜軸承的結構特點做如下分析，油膜軸承進水的原因很多［2］，可以大致分為密封失效和裝配原因引起的進水。

3.1 密封失效

密封失效可分為靜密封失效和動密封失效兩大類，不同的失效形式與不同的結構及使用因素有關。

(1)靜密封失效。靜密封通常分為O型密封圈、水封、DF密封。在R1油膜軸承上、密封蓋與軸承座之間、輥頭端罩內、止推軸承箱與軸承座之間等均用O型密封圈密封，O型密封圈的失效主要是密封件本身及相關安裝件的尺寸、精度達不到設計要求等原因造成。

水封的靜密封失效主要是由于水封安裝在密封蓋上之后，密封蓋的尺寸、精度達不到設計要求造成的，也有密封蓋在長時間的冷卻水沖刷下，銹蝕造成了水封的靜密封失效。

DF密封的靜密封失效原因是DF密封于軋輥輥頸之間形成的負壓空腔的吸附力和密封箍形成的力小于離心力。如果密封箍的尺寸太大、軋輥的輥頸尺寸太小、DF密封本身的精度達不到設計要求，均會引起DF密封的靜密封失效。

(2)動密封失效。動密封失效大體分為水封、DF密封及骨架油封失效。

由于水封與軋輥之間長時間的摩擦，水封磨損嚴重產生動密封失效，冷卻水內混入的氧化鐵皮掉入水封V型槽內，將水封結構破壞造成失效等，也有人為的安裝因素存在。

由于DF密封的唇口破壞，油膜軸承的壓力過高將唇口擊翻，產生D密封的動密封失效。

由于冷卻水中混入大量的氧化鐵皮，骨架油封為達到最好的防水效果，唇口向外，這樣就造成了大量的氧化鐵皮沉積在骨架油封內，長時間的積累造成骨架油封全部被氧化鐵皮堵死，失去彈性造成骨架油封的動密封失效。將R1油膜軸承拆裝之后發現，R1油膜軸承的骨架密封失效，造成了R1油膜軸承的進水事故，具體照片如圖3所示。

圖3 堆滿氧化鐵皮的骨架油封

3.2 裝配失效

密封失效并不排除是由裝配原因引起的失效，同時存在其它裝配問題引起的油膜軸承進水，比如油膜軸承上的各種絲堵未裝配，進油口，回油口的接頭未裝配到位等等同樣會造成油膜軸承的進水。

4 改進措施

根據導致進水失效的分析結果，制定了相應的防水改進措施。

(1)臨時措施。在傳動側的端部增加擋水板，擋水板與端罩之間采用端面密封膠粘接，用螺栓固定在傳動側端罩上，擋水板的結構如圖4所示。

圖4 臨時制作的擋水板結構

(2)增設V型水封。在端罩上增加一個V型水封，如圖5所示，使水封的唇部與軸接觸，使氧化鐵皮不能進入。

圖5 V型水封結構

5 整體結構優化改進

由于臨時措施(圖4)仍然不能完全解決問題，只是把失效時間稍微延長，增設V型水封，同樣不能最終解決問題。經過詳細分析，準備將R1傳動側的結構進行整改，將骨架油封外側再形成一個游宮式密封，改進前的骨架密封裝置結構如圖6所示。

圖6 R1骨架密封裝置改進前結構

零件2環的寬度尺寸為120 mm，厚度為16 mm。安裝之后，零件2超出零件1的長度為25 mm，零件1的厚度為15 mm，當軋輥裝入接軸之后，固定零件1的螺栓距離接軸最近距離為16 mm，因此此機構仍然有改進的空間，具體修改后的結構如圖7所示。

圖7 R1骨架密封裝置改進后結構

修改密封結構后，當軋輥旋轉時，油膜軸承油會從骨架密封處溢出一部分，從而在零件1與零件2之間形成游宮式密封，更有效地防止了異物進入油膜軸承。

［1］ 郭溪泉．軋機油膜軸承［M］．北京:北京工業出版社，1992:1．

［2］ 劉文斌，朱俊祥．軋機油膜軸承密封失效原因分析及解決辦法［A］．第九屆中國軋機油膜軸承技術研討會［C］，2008．